Jak vypočítat výkon baterie?
Kapacita je hlavní charakteristikou baterie. Určuje množství energie, kterou může zdroj energie akumulovat a uvolnit, a životnost baterie jím napájeného zařízení. U elektrokol a dalších druhů osobní elektrodopravy kapacita baterie přímo určuje dojezd na 1 nabití.
Jak se měří kapacita baterie?
V otázce, jaká je energetická kapacita baterie, je zvažováno několik charakteristik – od konkrétních až po absolutní hodnoty. V technických specifikacích je kapacita baterie uvedena v ampérhodinách (Ah) a/nebo watthodinách (Wh). Přesněji řečeno, schopnosti zdroje energie se projevují ve watthodinách. Toto je absolutní kapacita. Jeho hodnota ukazuje, kolik energie může tato baterie vyrobit za 1 hodinu bez ohledu na vybíjecí proudy a napětí. Například 450 Wh baterie může produkovat 450 wattů energie po dobu 1 hodiny. Měrná energetická náročnost se měří ve Wh/kg a ukazuje, kolik energie může daná baterie o hmotnosti 1 kg poskytnout po dobu 1 hodiny. Čím větší je měrná energetická náročnost (jinými slovy hustota energie) baterií, tím menší je jejich hmotnost při stejném množství akumulované energie. Kapacita v ampérhodinách je již relativní hodnota v závislosti na jmenovitém napětí baterie. Například lithium-iontové baterie mají jmenovité napětí 3,7 V na článek a fosforečnan lithný (LiFePO4) – 3,2 V. Pro nastavení požadovaného napětí – 36 V, 48 V atd. – baterie jsou připojeny k baterii sériově. Abychom shrnuli kapacitu článků, jsou zapojeny paralelně.
Převod kapacity z Ah na Wh
Chcete-li vypočítat absolutní konstantní energetickou kapacitu ve Wh, když znáte hodnotu v Ah, musíte ji vynásobit jmenovitým napětím baterie: Wh (Wh) = V (V) x Ah (Ah). Například pro baterii s kapacitou 13 Ah a napětím 36 V bude absolutní energetická kapacita 13 Ah x 36 V = 468 Wh. Podobně, pokud znáte absolutní konstantní energetickou kapacitu baterie ve Wh, můžete vypočítat její skutečnou kapacitu při určitém provozním napětí zařízení. K tomu stačí vydělit absolutní kapacitu ve watthodinách provozním napětím zátěže ve voltech: Ah (Ah) = Wh (Wh) : V (V). Například: 468 Wh :36 V =13 Ah a 468 Wh :24 V =19,5 Ah.
O napětí
Nejčastěji mají baterie elektrokol provozní napětí 24, 36 nebo 48 V. S jeho nárůstem se obvykle zvyšuje maximální vyvinutá rychlost elektrokola. Výkon a rychlost elektrokola samozřejmě ovlivňují i další faktory, jako je výkon motoru a účinnost převodovky. Ale přesto bývají výkonná a vysokorychlostní elektrokola vybavena bateriemi s napětím 48 V a vyšším.
Závěry: co ovlivňuje energetickou náročnost baterie elektrokola?
Na této charakteristice závisí dojezd na 1 nabití baterie. Přibližně při jízdě v nejúspornějším režimu – na hladkém asfaltu, bez prudkého zrychlování a brzdění, proti větru a jiných překážek – se spotřebuje 8-10 Wh energie lithiové baterie na každý kilometr cesty (bez šlapání). Při šlapání cyklista snižuje proud odebíraný motorem, a proto je energie baterie využívána ekonomičtěji. Kapacita je nejpřesněji a nejjasněji charakterizována její absolutní konstantní hodnotou, měřenou ve watthodinách. S jeho znalostí lze snadno určit jak přibližný dojezd na 1 nabití, tak i relativní kapacitu v ampérhodinách, která závisí na jmenovitém napětí dodávaného zařízení. Přečtěte si v předchozím článku našeho blogu o zajímavém druhu zimní elektrické dopravy – elektrických sněžných skútrech.
- 19 února 2021 město
- 27573 zobrazení
Baterie je opakovaně použitelný zdroj energie. Jeho zvláštností je jeho cykličnost: po nabití akumulátoru jej lze používat po výrobcem stanovený počet hodin. Vybitou baterii lze snadno nabít pomocí speciální nabíječky. Doba nabíjení souvisí s parametry zdroje a počet cyklů nabíjení-vybíjení přímo závisí na typu a vlastnostech baterie.
Co je kapacita a proč je tento ukazatel potřebný?
Kapacita baterie je její klíčovou vlastností. Ovlivňuje cenu zařízení, rozsah použití (od domácích potřeb až po zdravotnictví) a životnost.
Tato charakteristika zobrazuje dobu, po kterou bude baterie plně napájet příslušné zařízení (dálkové ovládání, telefon atd.) a zajistit jeho autonomní provoz. Jinými slovy, kapacita baterie je maximální množství elektrické energie, které může baterie akumulovat za 1 úplný nabíjecí cyklus.
Jednotkou měření kapacity baterie jsou ampéry za hodinu (Ah) a pro baterie s vysokým výkonem – miliampéry za hodinu (mAh).
Základní pojmy související s výpočtem kapacity baterie
S definicí kapacity baterie je spojeno několik pojmů, včetně vybíjecího proudu baterie, energie a rezervní kapacity a dalších. Podívejme se na ty hlavní.
1. Závislost kapacity baterie na vybíjecím proudu
Při připojení chráněné zátěže k baterii bez měniče se hodnota proudu nemění. V tomto případě bude provozní doba baterie vypadat jako poměr kapacity k proudu. Ve formě vzorce tento vztah vypadá takto:
kde Q je kapacita baterie (A*h nebo mAh);
I – konstantní vybíjecí proud baterie (A);
T – doba vybíjení baterie (hodiny).
2. Závislost kapacity baterie na energii
Schopnost baterie ukládat energii souvisí s napětím: čím vyšší je, tím více energie baterie akumuluje. Elektrická energie je tedy definována jako součin proudu, napětí a času:
kde W je energie akumulovaná baterií (J);
U – napětí baterie (V);
I – stejnosměrný proud (A);
T – doba vybití (h).
3. Energetická kapacita
Tento koncept se týká energie, kterou plně nabitá baterie vydá při vybití na minimální napětí. Pro výpočet energetické kapacity použijte vzorec:
kde Q je kapacita baterie (A*h);
W – kapacita baterie (W/článek).
4. Rezervní kapacita
Tento termín se používá při výpočtu kapacity autobaterií. Popisuje schopnost baterie napájet elektrické zařízení vozidla, když vestavěný generátor nefunguje. Rezervní kapacita se vypočítá takto:
kde Q je kapacita baterie (A*h);
T – rezervní kapacita baterie (min).
Výpočet kapacity baterie
Měření objemu baterie je nutné při určování množství energie pro dlouhodobou výdrž baterie jakéhokoli zařízení (například notebooku, smartphonu atd.);
Chcete-li určit kapacitu baterie, musíte použít standardní vzorec:
kde Q je vypočtená kapacita baterie (A*h nebo mA*h);
P – výkon zátěže (W);
t – doba rezervace (h);
V – napětí baterie (V);
k je koeficient ukazující, jak velká část kapacity baterie je využita.
Hodnota k kompenzuje situaci, kdy baterie není plně nabitá. Mimochodem, úplné vybití po několika úplných cyklech provozu výrazně zvyšuje výkon zařízení.
Výpočet nabití baterie na konkrétním příkladu
Aby si kapacitu baterie dokázal spočítat i začátečník, zvažte následující úkol.
Máme kritickou zátěž 500 W, která vyžaduje zálohu po dobu 3 hodin, a standardní napětí 12 V. Nejprve spočítejme kapacitu pro baterii, která je vybitá ze 70 procent a poté nabitá. Bude to vypadat takto:
Q = 500*3/12*0,7 = 178,6 Ah.
Takto se vypočítá minimální kapacita. Nejčastěji by se objem baterie měl brát v úvahu s malou rezervou (například 20 %). V tomto případě bude baterie fungovat po maximální dobu. Výpočet bude vypadat takto:
Q = 178,6 x 1,2 = 214,3 Ah.
V každém případě můžete nezávisle vypočítat kapacitu požadované baterie jednoduše doplňte své hodnoty do výše uvedeného vzorce.
Moc a technologie, peníze a zboží mají hodnotu a jsou užitečné jen potud, pokud dávají člověku svobodu.
Henry Ford